- 物理电学问题如图,平行板M.N之间距离为d,其中匀强磁场的磁感应
- 如图,平行板M.N之间距离为d,其中匀强磁场的磁感应强度为B,方向垂直于纸面向外,有带电量相同的正负离子组成的等离子束以速度v沿着水平方向由左端连续射入,电容器的电容为,当S闭合且电路达到稳定后,平行金属板M.N之间内阻为r,电容器带电量为Q,则下列说法正确的是:
A.当S断开时,电容器的充电电荷量Q>CBdv
B.当S断开时,电容器的充电电荷量Q=CBdv
C.当S闭合时,电容器的充电电荷量QCBdv
PS:Bdv怎么得来?
- 先分析最左边的平行板M.N:
由于方向垂直于纸面向外且强度为B的匀强磁场,那么带有电量相同的正负离子组成的等离子束由于受洛伦兹力将会在其中发生偏转,以至于在M和N上发生正负电荷的堆积!!
换句话说,平行板M.N其实是一个内阻为r的电源.
但是这种正负电荷的堆积不会持续的发生,因为随着正负电荷的堆积,平行板M.N之间将会行成一个电场(M带正电荷,N带负电荷,所以电场方向从上向下!)阻碍这种正负电荷的堆积,直到一个平衡状态!!
这个平衡状态即是当正负电荷所受的洛伦兹力等于电场力的时候,
qvB=qE，然后我们得到电场E=vB．
根据平行板电容器的电场与电压之间的关系U=,可得平行板M.N之间的电压为U=Bdv.
现在来分析题目.
当S断开的时候,电容器被平行板MN充电,当充电完毕的时候,没有电流在电路中,那么电容器两边的电压U1=U.根据电容与电量的关系Q=CU,
得到电容器的充电电荷量Q=C*U1=C*U=CBdv,因此B正确!!
当S闭合的时候,当充电完毕的时候,电容器两边的电压U1等于电阻R两边的电压!因此U1=U*R/(R+r)